电子束的偏转与聚焦
(完整)电子束实验仪
电子束实验仪使用说明书实验参考讲义［实验目的］1、掌握用外加电场、磁场使电子束聚焦与偏转的原理和方法,加深对电子在电场、磁场中运动规律的理解。
2、测量电子的荷质比e/m ［实验原理］(一）电子束的电聚焦1、电子在纵向不均匀电场作用下的运动电子在示波管中的加速和聚焦等工作靠电子枪来实现，电子枪的内部构造见图二所示:从阴极K 发射的电子在加速电场作用下,通过控制栅极G 小孔后，电子束散开，为了在屏上得到一个又亮又小的会聚光点必须把散开的电子束会聚起来。
为此我们在控制栅前面设置了A 1和A 2两个阳极，它们分别称为第一阳极和第二阳极。
它们构成由相邻的圆筒组成的聚焦系统，在A 1、A 2上分别相对阴极K 加上不同的电压V 1、V 2，当V 2≠V 1时在V 1和V 2之间会形成纵向不均匀电场，该电场对Z 轴是对称分布的。
电子束中某个散离轴线的电子沿轨道进入聚焦电场，在电场的前半区，F可分解为垂直指向轴线的分力T F 与平行于轴线的分力F //。
T F 的作用使电子向Z 轴靠拢（或远离)，F //的作用使电子沿Z 轴方向得到加速。
在电场的后半区，电子受到的电场力F可分解为相应的F ’T 和F ’//两个分量.F ’//仍使电子沿Z 轴方向加速，而F'T 却使电子远离（或靠拢）轴线，但因为在整个电场区域里电子都受到同方向的沿Z 轴的作用力F //和F'//的作用,电子在后半区的轴向速度比在前半区的大得多，因此电子在后半区停留的时间比在前半区停留的时间短，所以受的作用时间也短得多，这样电子只要在前半区受到的拉向轴线得作用与后半区受到的离开轴线的作用配合得当，总的效果是就可使电子到达屏上时恰好聚于一点。
适当调节A1和A2上的电压比值改变电极间的电场分布,可使所有散离电子都汇集成为很细的电子束打到荧光屏上，看到一个小亮点,实现电子束的电聚焦。
因此只要找到电子枪的加速电压V 2和聚焦电压V 1之间的适当组合，都可以使电子束在荧光屏上聚焦。
电子束
1）电偏转实验步骤 1.现将阳极电压调到 750V（注：本台机子一开始调不到 700V，只能用 750V，到后面旋钮才可以调至 700V），调 节 Y 轴调节旋钮使得光点分别到±5，±10，±20 的位置，用数字多用电表记录对应的电压值，并记录下来； 2.之后再将阳极电压调至 900V，重复上述实验，记录数据。
U2，横向偏转电压为 Ud，则荧光屏上光点的横向偏转量 D 如式： D （L l) U d l 2 U 2 2d
综上所诉，当 U2 不变时，偏转量 D 随 Ud 的增加而线性增加。所以，根据屏上光点位移与偏转电压的线性关系， 可以将示波管做成测量电压的工具。若改变加速电压 U2，适当调节 U1 到最佳聚焦，可以测定 D-Ud 直线随 U2 改变 而使斜率改变的情况。
做的功 eU 应等于电子获得的动能： eU 1 mv 2 2，
2e
电子沿 Z 轴运动的速度 vz 与第二阳极 A2 的电压 U2 的平方根成正比，即 vz
因此
m U2
若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图 2 所示。 若偏转板板长为 l、偏转板末端到屏的距离为 L、偏转电极间距离为 d、轴向加速电压（即第二阳极 A2 电压）为
2）磁偏转实验步骤 1.将光点调至 Y 轴中心，将多用电表调到 mA 挡，并把阳极电压调至 700V，调节 Y 轴调节，分别测 D=5，10,15,20 的电流值，再改变磁偏电流方向，测 D=-5，-10，-15，-20 的电流值； 2.将阳极电压调至 900V，重复上述步骤，记录数据。 3）电子比荷实验步骤 1.用导线连接电子束实验仪和直流稳压电源的 CH1 接线口上，将电子束-比荷选择开关打到比荷位置，将稳压电 源的电流调零，并将阳极电压调到 700V，再调节电流旋钮使得荧光屏中的亮线缩成一个亮点，记录此时的电流值， 之后将电流调零，再将电流方向调成反向，重复上述步骤，记录数据。 2.再重复上述步骤测量 800V，900V，1000V 的电流数据。
基础实验-19电子束偏转实验
实验19 电子束偏转实验一、预习思考题1.电子束在磁场作用下的运动轨迹是怎样的？2.利用电子束的偏转可以测量哪些物理量？二、实验目的1、了解示波管的结构；2、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理；3、掌握一种测量荷质比的方法。
三、实验器材LB-EB3型电子束实验仪控制面板如图19-1所示。
利用电压指示选择档，可以实时通过示波管电压显示窗口观察记录相应的电压值并可通过三个电压调节旋钮随时调节相应的电压值。
电压输出用于给螺线管供电，其连接极性为：红——红，黑——黑。
同时通过电压调节旋钮对其电压进行调解。
交直流开关用于直流和交流的切换，X,Y 换向开关用于换档显示X 、Y 偏转电压。
四、实验原理测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N ，电子电荷e,电子的静止质量m ）是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的新发现。
本实验将通过较为简单的方法，对电子e/m 进行测量。
1.电子束实验仪的结构原理电子束实验仪的工作原理与示波管相同，它包括抽成真空的玻璃外壳、电子枪、偏转系统与荧光屏四个部分。
电 源电流输出+-YXV G 调节电流调节V A2调节V A1调节示波管电压励 磁 电 流偏 转 电 压交 流Y 偏转Y 调零X 偏转X 调零直 流电 子 束（荷 质 比）实 验 仪南 京 浪 博 科 教 仪 器 研 究 所LB-EB3图19-1图19-2（1）电子枪电子枪的详细结构如图19-2所示。
电子源是阴极，它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。
当灯丝通电（6.3伏交流）被加热到一定温度时，将会在阴极材料表面空间逸出自由电子（热电子）。
与阴极同轴布置有四个圆筒的电极，它们是各自带有小圆孔的隔板。
电极G称为栅极，它的工作电位相对于阴极大约是5-20V的负电位，它产生一个电场是要把从阴极发射出的电子推回到阴极去，只有那些能量足以克服这一阻止电场作用的电子才能穿过控制栅极。
电视显像管原理高中物理
电视显像管是早期电视机和显示器中使用的一种技术，其原理基于电子束的偏转和荧光粉的发光。
下面是一个简化的电视显像管工作原理概述：1. 构造：- 电视显像管由玻璃外壳、电子枪（包括灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和高压阳极）和荧光屏组成。
- 玻璃外壳内壁涂有反射层以提高亮度。
2. 电子发射：- 灯丝加热阴极，使其释放电子。
- 栅极通过控制电压来调节电子的数量。
3. 电子加速与聚焦：- 加速极和聚焦极施加电压，使电子束加速并保持焦点清晰。
4. 电子束偏转：- 垂直偏转板和水平偏转板在交流电压作用下产生交变电场，从而使得电子束在垂直方向和水平方向上运动。
- 这种偏转使得电子束可以在荧光屏上形成动态图像。
5. 荧光屏上的图像形成：- 当电子束打到荧光屏上的荧光粉时，荧光粉会发出可见光，形成一个亮点。
- 通过精确地控制电子束的位置，可以创建出一系列的亮点，这些亮点组合起来就形成了图像。
6. 彩色显示：- 彩色电视显像管的荧光屏上有红、绿、蓝三种颜色的荧光粉组成的像素。
- 通过改变电子束的强度，就可以改变每种颜色的亮度，从而合成各种颜色。
7. 扫描过程：- 为了生成连续的画面，电子束需要按照一定的顺序和速度“扫描”整个荧光屏。
- 扫描通常分为行扫描（水平方向）和帧扫描（垂直方向），行扫描频率约为15,750Hz，帧扫描频率约为60Hz（PAL制式）或59.94Hz（NTSC制式）。
8. 信号处理：- 显像管的工作受到外部视频信号的控制，该信号包含了图像的信息。
- 视频信号被解码并转换为控制电子束偏转的电压，从而将图像信息转化为实际的图像。
这就是高中物理中的电视显像管工作原理的基本介绍。
随着液晶显示技术（LCD）、等离子显示技术（PDP）以及有机发光二极管显示技术（OLED）的发展，电视显像管已经逐渐被淘汰，但其基本原理仍然适用于其他类型的显示技术。
电子束的偏转实验报告
电子束的偏转实验报告篇一：电子束偏转实验报告篇一：电子束的偏转实验报告实验题目：电子束线的偏转实验目的 1. 研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2. 了解电子束管的结构和原理。
仪器和用具实验原理 1．电子束在电场中的偏转假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，则其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eua?移项后得到 vz? 2 12mvz 2 2eua （c.11.1） m e 式中ua为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷 m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图c.11.l所示．若偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为u，则电子在电容器中所受到的偏转力为fy?ee? eu （c.11.2） d ??根据牛顿定律 fy?m?y??因此 ?y eu d eu （c.11.3） md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器的时间为 t? l （c.11.4） vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图c.11.l里的f点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 n?ke u （c.11.5） ua ll?l? 1??? 2d?2l? 式中ke? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图c.11.2所示．假定使电子偏转的磁场在l范围内均匀分布，则电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径r? mvz （c.11.6） eb 当电子飞到a点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度b?ki （c.11.7）式中k是与线圈半径等有关的常量，i为通过线圈的电流值．将（c.11.1）、（c.11.7）式代人（c.11.6）式，再根据图c.11.2的几何关系加以整理和化简，可得到电于偏离z轴的距离n?km i （c.11.8） a llk?l?e 1? ??2?2l?m 式中km? 也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量．所以磁场偏转的特点是：电子束的偏转距离与加速电压的平方根成反比，与偏转电流成正比． 1 2 3 22 电子管内部线路图实验内容 1、研究和验证示波管中电场偏转的规律。
磁控管工作原理
磁控管工作原理引言概述：磁控管是一种重要的电子元件，广泛应用于电子设备和通信系统中。
它的工作原理基于磁场的控制，通过改变磁场来控制电子束的运动。
本文将详细介绍磁控管的工作原理，包括磁控管的基本结构、磁场的生成、电子束的控制以及应用案例等内容。
正文内容：1. 磁控管的基本结构1.1 真空管1.2 网格1.3 阴极1.4 高压电源1.5 引出电极2. 磁场的生成2.1 磁铁2.2 磁场的控制2.3 磁场的强度2.4 磁场的方向2.5 磁场的稳定性3. 电子束的控制3.1 网格电压3.2 阴极电流3.3 磁场与电子束的相互作用3.4 电子束的聚焦3.5 电子束的偏转4. 磁控管的工作原理4.1 电子发射4.2 电子束的加速4.3 电子束的聚焦4.4 电子束的偏转4.5 电子束的打印或显示5. 应用案例5.1 显示器5.2 激光打印机5.3 通信设备5.4 雷达系统5.5 医疗设备总结：通过本文的介绍，我们了解到磁控管的工作原理是基于磁场的控制，通过改变磁场来控制电子束的运动。
磁控管的基本结构包括真空管、网格、阴极、高压电源和引出电极。
磁场的生成依靠磁铁，通过控制磁场的强度、方向和稳定性来实现对电子束的控制。
电子束的控制主要通过调节网格电压、阴极电流和磁场与电子束的相互作用来实现。
磁控管的工作原理包括电子发射、电子束的加速、聚焦、偏转以及打印或显示。
最后，我们还介绍了磁控管在显示器、激光打印机、通信设备、雷达系统和医疗设备等领域的应用案例。
磁控管凭借其可靠性和高精度的性能，在现代科技领域发挥着重要的作用。
电子束的电偏转、磁偏转研究
电子束的电偏转、磁偏转研究
电子束是指由一定能量的电子组成的束流，可以用于许多领域的应用，如电子显微镜、电子束加工等。
电子束的运动轨迹可以通过电磁场的作用进行调控，其中最常用的调控方
法是电偏转和磁偏转。
本文将主要介绍电子束的电偏转和磁偏转的原理和应用。
电子束的电偏转是指通过对电子束施加电场，从而使电子束发生偏转的现象。
电偏转
的原理是库仑力，即正电荷和负电荷之间的相互作用力。
当电子束与电场相互作用时，电
子受到电场的作用力，其运动轨迹随之发生弯曲。
电子束的电偏转主要应用于电子显微镜中的扫描电子显微镜（SEM）。
在SEM中，电子束的扫描轨迹可以通过电偏转磁偏转的切换来实现。
当需要改变电子束的扫描轨迹时，可
以通过控制扫描互感器的信号，使电子束在X轴和Y轴方向上进行不同的偏转。
此外，电
子束的聚焦方式和衍射模式也可以通过电偏转进行控制。
电子束的电偏转和磁偏转可以进行组合，通过综合运用两种偏转方式可以实现更加精
确的控制。
在SEM中，电子束的扫描轨迹可以通过电偏转和磁偏转组合的方式进行调整，
从而实现更加复杂的成像和分析。
在电子束刻蚀中，电子束的定位和偏转也可以通过电磁
偏转组合的方式进行控制，可以实现更加精确和高效的刻蚀效果。
总之，电子束的电偏转和磁偏转是电子束实现定位、聚焦和偏转的重要手段。
电偏转
和磁偏转的组合运用可以实现更加精确的控制，为电子显微镜、电子束加工等领域的应用
提供了强有力的支持。
随着电子束技术的不断发展，电偏转和磁偏转的应用前景也将越来
越广阔。
显像管的工作原理
显像管的工作原理
显像管是一种电子设备，它的工作原理是利用电子束对荧光屏进行激发，从而显示图像。
具体的工作原理如下：
1. 电子枪发射电子束：显像管内部有一个电子枪，它由一个或多个阴极电子发射枪组成。
当阴极加上适当的电压，发射枪就能发射出高速电子流。
2. 电子束聚焦：发射的电子束通过经过高电压加速后，进入一个聚焦系统。
聚焦系统中的聚束电极利用电场效应将电子束聚焦成一个细且密集的束线。
3. 电子束偏转：偏转系统控制电子束的运动方向。
水平扫描线圈和垂直扫描线圈产生的磁场使电子束沿着荧光屏的水平和垂直方向进行快速扫描。
4. 荧光物质激发：当电子束撞击荧光屏时，荧光屏上的荧光物质受到激发，并发射出可见光。
荧光物质的成分和结构决定了显示的颜色。
5. 显示图像：通过调整电子束的位置和强度，荧光屏上的荧光物质将按照特定的模式发光，形成图像。
电子束的位置和强度由电子束偏转系统控制。
6. 模拟电子信号转换：在彩色显示器中，将输入的模拟电子信号转换为亮度和颜色信息，以便通过控制电子束的位置和强度来显示出各种颜色的图像。
总之，显像管的工作原理是利用电子束对荧光屏进行激发，从而显示出图像。
电子束的发射、聚焦、偏转和荧光物质的激发都扮演了重要的角色，使得图像能够呈现在观察者的眼前。
电子束电偏转实验小结电子束的偏转实验报告
电子束电偏转实验小结电子束的偏转实验报告篇一：电子束偏转实验报告篇一：电子束的偏转实验报告实验题目：电子束线的偏转实验目的1.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律；2.了解电子束管的结构和原理。
仪器和用具实验原理1.电子束在电场中的偏转假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿Z方向作加速运动，则其最后速度VZ可根据功能原理求出来，即euQ?移项后得到vz?212mvz 22euaA.电偏转的观测由图1、2、3、5可以清楚得看出，当阳极电压Uz不变时，偏转电压随偏转量的增大线性变化。
第4张图可以看出，我测量的第五组数据是有问题的。
所以，我就放弃了第五组数据，作出了图5。
然后我分析b 了一下不同阳极电压下偏转电压随偏转量变化快慢。
显然，斜率即电偏转灵敏度，分别为：0. 105,0. 0915, 0.082, 0. 0753,斜率是随着阳极电压的增大而减小的。
为了清晰明了，我把两者的关系用图表示出来上图说明阳极电压与图1,2,3,5的电偏转灵敏度之间几乎是成线性变化的。
阳极电压的增大导致了初速度的增加，而初速度越大偏转就越难，因而偏转灵敏度越小。
偏转距离De和偏转电压Ud是成线性变化的。
至于De与阳极电压Uz的关系，根据图1,2,3,5中的公式，可以知道，当偏转电压Ud 为10V 时,Dz 分别为：1.025, 0.912, 0. 785, 0. 744,所以根据下图可知：当偏转电压相同时，随着阳极电压的增大，偏转量增减少。
B磁偏转的观测图6,7,8是磁偏转观测部分的图。
这三张图说明了，偏转电流与偏转量是成一次函数关系变化的。
下图表示的是图6,7,8的斜率即磁偏转灵敏度与阳极电压的关系：显然，三个数据几乎是在一条直线上，所以磁偏灵敏度是和阳极电压成线性的。
并且随着阳极电压的增大磁偏灵敏度减小。
阳极电压增大导致电子速度的增大，电子就越不容易被偏转。
当Uz不变时，Dm随着偏转电流I的增大而增大；当I不变时，Dm随着Uz的变大而减小，如图：（取I为100血\为基点）C电聚焦的观测由于聚焦是一种直观的感受，所以何时真正地聚焦了就属于自己的感觉了。
电子束线实验报告
一、实验目的1. 了解电子束线的基本原理和构造。
2. 掌握电子束在电场和磁场中的偏转规律。
3. 学习电子束聚焦的原理和方法。
4. 通过实验验证电子束线的基本物理规律。
二、实验仪器1. 电子束线实验装置2. 直流稳压电源3. 数字多用表4. 示波器5. 电子束测试板三、实验原理1. 电子束的产生：通过阴极发射电子，经加速电场加速后形成高速电子束。
2. 电子束的偏转：在电场和磁场中，电子束会发生偏转。
电场对电子束的偏转由洛伦兹力公式描述，磁场对电子束的偏转由法拉第定律描述。
3. 电子束的聚焦：通过电场和磁场的联合作用，可以使电子束聚焦成一点。
四、实验内容及步骤1. 电子束的产生：开启电源，调整加速电压，观察电子束的产生情况。
2. 电子束的偏转：a. 调整偏转电压，观察电子束在电场中的偏转情况。
b. 调整偏转电流，观察电子束在磁场中的偏转情况。
3. 电子束的聚焦：a. 调整聚焦电压，观察电子束的聚焦效果。
b. 调整聚焦电流，观察电子束的聚焦效果。
4. 实验数据的测量：a. 使用数字多用表测量偏转电压、偏转电流、聚焦电压和聚焦电流。
b. 使用示波器观察电子束的偏转和聚焦情况。
五、实验结果与分析1. 电子束的产生：实验观察到电子束的产生情况良好，束流稳定。
2. 电子束的偏转：a. 在电场中，电子束发生偏转，偏转方向与电场方向相反。
b. 在磁场中，电子束发生偏转，偏转方向与磁场方向垂直。
3. 电子束的聚焦：a. 在聚焦电压的作用下，电子束发生聚焦，形成一点。
b. 在聚焦电流的作用下，电子束发生聚焦，形成一点。
4. 实验数据分析：a. 通过测量偏转电压、偏转电流、聚焦电压和聚焦电流，可以计算出电子束的偏转角度和聚焦效果。
b. 通过分析实验数据，可以验证电子束线的基本物理规律。
六、实验结论1. 电子束在电场和磁场中会发生偏转，偏转方向与电场和磁场方向有关。
2. 通过电场和磁场的联合作用，可以使电子束聚焦成一点。
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：
学院：机电工程学院专业班级：机械162班
学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼213
时间：第四周星期一下午15：45
一、实验目的：
1、 了解示波管的构造和工作原理
2、 定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在匀强磁场作用下的偏转情况
3、 学会规范使用数字多用表
4、 学会磁聚焦法测电子比荷的方法
二、实验原理
1、 示波管的结构
示波管又称阴极射线管，其密封在真空的玻璃壳中。它主要包括三个部分：前端为
荧光屏（S，其用来将电子束的动能转变成光），中间为偏转系统（Y:垂直偏转板，
X:水平偏转板），后端为电子枪（K:阴极，G：栅级，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，
A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流电供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射
电子，电子受阳极的作用而加速。
2、 电聚焦原理
在示波管中，阴极K经灯丝加热发射电子，第一阳极1A加速电子，使电子束通
过栅极G的空隙，由于栅极电位与第一阳极电位不相等，在它们之间的空间便产生
电场，这个电场的曲度像一面透镜，它使由阴极表面不同点发出的电子在栅极前方
汇聚，形成一个电子聚焦点。由第一阳极和第二阳极组成的电聚焦系统，就把上述
聚焦点成像在示波管的荧光屏上。由于该系统与凸透镜对光的会聚作用相似，所以
通常称之为电子透镜。
电子束通过电子透镜能否聚焦在荧光屏上，与第一阳极1AV和第二阳极2AV
单值无关，仅取决于它们之间的比值F。改变第一阳极和第二阳极的电位差，相当
于改变电子透镜的焦距，选择合适1AV与2AV的比值，就可以使电子束的成像点落
在示波管的荧光屏上。在实际示波管内，由于第二阳极的结构特点，使之对电子直
接起加速作用，所以称为加速极。第一阳极主要是用来改变1AV与2AV比值，便于
聚焦，故又称聚焦极。改变2AV也能改变比值F，故第二阳极又能起辅助聚焦作用。
3、 电偏转原理
电子在两偏转板之间穿过时，如果两板之间电位差为零，电子则笔直穿过偏转板打
在荧光屏中央（假定电子枪瞄准荧光屏中心）形成一个小亮斑，如果在两块Y（或X）偏
转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。
令X轴为水平方向，Y轴为垂直方向向上，假定电子从阴极逸出时初速度忽略不计，
则电子经过电势差为U的空间后，电场力做功eU应等于电子获得的动能
eU=½mv²
显然，电子沿z轴运动的速度Vz与第二阳极A2的电压U2的平方根成正比，即
Vz=√2eU2/m
若在电子运动的垂直方向上加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏移，
如图。若偏转板板长为l，偏转板末端到屏幕的距离为L、偏转电极间距离为d、轴
向加速电压（即第二阳极A2电压）为U2，横向偏转电压为Ud,则荧光屏上光点的
横向偏转量
D=（L+l/2）Udl/(2U2d)
4、 磁偏转原理
电子通过A2后，若在垂直z轴的x方向外加一个均匀磁场，那么以速度v飞越的
电子在y方向上也会发生偏转，如图。
由于电子受洛伦兹力F=eBv作用，F的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子
在F的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv²/R，所以
R=mv
z/(eB)
电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。
tanΦ=l/R≈D/L
由此可得：
D=lBL√e/(2mU2)
实验中的外加横向磁场由一对载流线圈产生，其大小为
B=KμnIlL
由此可得：
D=KμnIlL√e/(2mU2)
5、 磁聚焦和电子荷质比的测量原理
带点粒子的电量与质量的比值叫荷质比，是带电微观粒子的基本参量之一。测定荷
质比的方法很多，本实验采用磁聚焦法。 当示波管放置在一个通电螺旋管内时，沿
示波管轴线方将有以均匀分布的磁场，其磁感应强度为B。经阳极小孔射出的细电
子束流将沿轴线作匀速直线运动。电子运动方向与磁场平行，故磁场对电子运动不
产生影响。电子流的轴线速为
m eU2 //2v
式中，e，m分别为电子电荷量和质量。若在一对偏转极板Y上加一个幅值大
的交变电压，则电子流通过Y后就获得一个与管轴垂直分量v。如暂不考虑
电子轴向速度分量v//的影响，则电子在磁场的洛伦兹力F的作用下（该力与v垂
直）在垂直于轴线的平面上作圆周运动，即该力起着向心力的作用，
F=evB=m2v/R，
由此可得到电子运动的轨道半径m BeR/v ，v越大轨道半
径亦越大，电子运动一周所需要的时间（即周期）为 Bm e RT2v2
这说明电子的旋转周期与轨道半径及速率v无关。若再考虑v//的存在，电
子的运动轨迹应为一螺旋线。在一个周期内，电子前进距离（称螺距）为
e mUBTv2 //22h
由于不同时刻电子速度的垂直分量v度不同，故在磁场的作用下，各电子将
沿
不同半径的螺线前进。然而，由于他们速度的平行分量v//均相同，所以电子
在做螺线运动时，它们从同一点出发，尽管各个电子的v各不相同，但经过一个
期后，它们又会在距离出发点相距一个螺距的地方重新相遇，这就是磁聚焦的基本
原理。由式可得
e/m=8π²U2/h²B²
长直螺线管的磁感性强度
B=μNI/（√L²+D²）
可得电子荷质比为：
e/m=8π²U2（L²D²）/（μNIh）²
e/m=kU2/I²
其中 K=8π²（L²+D²）/（μNIh）²
其中 K=4.8527×108
三、实验仪器
EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源、数字万能表
四、数据处理与分析
电偏转
Ud/V（U=700V） 17.1 12.9 8.0 4.8 0 -3.9 -8.1 -12.4 -16.5
D/mm 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
Ud/V (U=900V) 22.7 17.5 11.7 5.9 0 -5.2 -10.9 -16.4 -22.2
D/mm 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
由图一、二可以清晰得出，当阳极电压不变时，偏转电压随偏转量线性变化。然后我分
析了一下不同的阳极电压下偏转电压随偏转量变化的快慢，显然，斜率随阳极电压的增
大而增大。
磁偏转
由图三、四可知，偏转电流和偏转量是成一次函数的关系变化的。而且，当阳极电
压增大时，该函数斜率减小。
I/mA（U=700V） -139 -105 -66 -33 0 37 69 106 140
D/mm 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
I/mA (U=900V) -156 -117 -79 -36 0 38 79 118 157
D/mm 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
电子比荷
电压U/V
700 800 900 1000
I正/A 1.50 1.66 1.70 1.86
I反/A 1.53 1.67 1.74 1.88
I平均
1.515 1.665 1.72 1.87
e/m
1.479981×10¹¹ 1.400377×10¹¹ 1.476281×10¹¹ 1.387715×10¹¹
e/m平均 1.436089×10¹ ¹ ε/％
18.3
五、原始数据